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Iseult, plongée dans le cerveau humain

19 mai 2017

Une prouesse technologique

Pour ses 10 ans le centre NeuroSpin du CEA de Saclay se dote de l'IRM (instrument d'imagerie par résonance magnétique) le plus puissant au monde. Avec son aimant supraconducteur de taille inédite, il produira un champ magnétique de 11,7 teslas, près de huit fois plus intenses que ceux des IRM cliniques, dépassant le record de 10,5 T actuellement détenu par des Américains.

En améliorant la résolution des données d’imagerie médicale tomographique, l’aimant d’Iseult permettra de zoomer dans le cerveau avec une fluidité sans précédent. Outre son haut champ magnétique, le dispositif de blindage et le système cryogénique associés au scanner font de ce projet une véritable prouesse technologique. L'aimant sera installé et mis en service à NeuroSpin au courant de l'année 2017, suivie par une phase de tests. Son exploitation est prévue pour 2019.

Des enjeux médicaux, scientifiques, technologiques

L'IRM du projet Iseult ouvre la voie à l’exploration cérébrale à de très hautes résolutions spatiale et temporelle. En se fondant sur un assemblage de réseaux, non plus de millions de neurones mais de seulement quelques centaines ou milliers de neurones, le scanner permettra l’investigation de l’organisation fine du cerveau, tant sur le plan de l’architecture que sur le plan fonctionnel. Comment fonctionne le cerveau humain ? Quels sont ses éventuels dysfonctionnements ? Comment ses axes de câblage s'organisent-ils ?

Jusqu'à présent, les IRM permettent d'étudier l'architecture du cerveau en repérant les molécules d'eau. En offrant la possibilité d’observer d’autres molécules, comme les neurotransmetteurs ou le sucre, Iseult pourrait mener à découvrir de nouveaux marqueurs de maladies. À la clé, de meilleures connaissances fondamentales sur les troubles neurologiques et la santé mentale, donc à terme le développement de nouveaux outils thérapeutiques.

En savoir plus

NeuroSpin, centre névralgique, dossier page 14, Les défis du CEA

Le scanner IRM du projet Iseult, supplément dédié au scanner, Les défis du CEA

Le site du CEA, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives

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Des imprimantes pour réparer le genou
Pour faciliter la réparation des genoux, la bio-impression d'hydrogel ouvre la voie à des implants biocompatibles, adaptés à chaque cas et à terme peu coûteux.

Le ménisque, un cartilage précieux

Le genou humain est un mécanisme complexe, dont la blessure se montre handicapante, ainsi que difficile et coûteuse à réparer. Chacun de nos genoux possède deux ménisques, des petits cartilages situés entre le fémur et le tibia sans s’interposer complètement entre les deux os. Le ménisque se compose de deux couches complémentaires, un milieu rigide et une couche extérieure douce. En laissant persister un contact entre le cartilage du fémur et celui du tibia, le ménisque amortit et stabilise le genou, en autorisant des déplacements.

Contrairement à l'os, innervé et vascularisé, le cartilage est un tissu qui se régénère peu et cicatrise difficilement. Les genoux blessés nécessitent donc souvent une intervention chirurgicale, comprenant le retrait du ménisque endommagé et le remplacement par des implants. Ceux-ci sont en général incompatibles avec les tissus biologiques environnants, car formés de plastique. De plus, ils constituent une réplique inadaptée de l’original, en terme de solidité et d'élasticité.

Des implants en bio-impression

Un candidat privilégié pour le développement d'implants biocompatibles, sur-mesure et peu coûteux est l’hydrogel. Les hydrogels sont des polymères, constitués en grande partie d’eau et aussi flexibles que les tissus vivants. Dans cette optique, une équipe de chercheur·euse·s travaillent à combiner un hydrogel solide et un hydrogel extensible, afin d’obtenir un biomatériau aussi proche du cartilage que possible. Une argile de nanoparticules a été ajoutée à l'hydrogel, de manière à rendre la substance souple en cas de tension avant de se durcir rapidement.

L’hydrogel, imprimable en trois dimensions, permet aux bio-ingénieurs de créer des pièces de rechange artificielles sur mesure. En utilisant des modèles virtuels des parties du corps d’un patient à partir d’une tomographie par ordinateur ou d’une analyse d’imagerie par résonance magnétique, les chirurgien·ne·s peuvent fournir des implants qui correspondent à l’original. Un ménisque de remplacement avec le nouvel hydrogel a pu être imprimé par l'équipe à bas prix en seulement un jour. Ces implants nouvelle génération devraient, à terme, permettre de reconstituer intégralement une articulation abîmée.

En savoir plus

Un hydrogel analogue au cartilage pour des implants de genou imprimables en 3D, sur InfoHightech

La bio-impression, sur Sciences en ligne

Imprimer de la peau artificielle, sur Sciences en ligne

Réparer le cartilage, un dossier de l'INSERM

Arthur Jeannot
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